Calor e suas aplicações

MEDIDAS DE CALORE SUAS APLICAÇÕES.

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FISICA II – Medidas de calor

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Introdução

Durante milhões de anos, desde o seu aparecimento na Terra, o Homem só fazia distinção entre quente e frio, em decorrência da presença ou ausência do Sol. No entanto, por volta 500.000 anos atrás, ele descobriu o fogo e o usou para esquentá-lo, quando fazia frio. Ele também não fazia distinção entre a qualidade (temperatura) e a quantidade (quantidade de calor ou simplesmente, calor) dessas sensações térmicas que experimentava.


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Somente no Século 17, o Homem foi capaz de medir a qualidade (temperatura) da sensação de quentura ou de frieza que sentia, ao inventar dispositivos conhecidos como termômetros. Faltava, no entanto, saber como medir a sua quantidade. Os cientistas realizaram uma série de experiências relacionadas com a determinação da temperatura de equilíbrio resultante da mistura de diferentes quantidades de água fria e quente. Agora nós iremos mostrar alguns experimentos feitos através da história para um maior conhecimento das medidas de calor e suas aplicações.


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Em 1690, o filósofo inglês John Locke (1632-1704) idealizou uma experiência para mostrar que o sentido do tato pode levar a um interpretação falsa sobre a temperatura dos corpos. Suponha, disse ele, que uma pessoa mergulhe uma de suas mãos em água quente e a outra em água fria. Em seguida, suponha que ela coloque ambas as mãos em um recipiente com água morna. Esta lhe parecerá mais fria para a primeira mão e mais quente para a segunda. Já em 1760, Black esclareceu a diferença entre grau (temperatura – t) e quantidade de calor (Q), ao observar


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que, em uma mesma temperatura, um bloco de Ferro parece mais quente que um bloco de madeira de igual volume, ou seja, para Black o Ferro tinha mais capacidade de armazenar calor do que a madeira. Experiências desse tipo levaram Black a escrever que: - Devemos, portanto, concluir que diferentes corpos, embora de mesmo tamanho ou de mesmo peso, quando submetidos à mesma temperatura ou grau de calor, podem conter diferentes quantidades de matérias de calor.


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O físico Johann Wilcke, retomou o conceito quantidade de calor (Q) introduzido por Black, em 1760, e mostrou que: quantidades iguais (massa) de substâncias distintas necessitam de diferentes quantidades de calor para a mesma elevação de temperatura (Δt = t2 – t1). De tal modo, podemos resumir os trabalhos de Black e Wilcke por meio da expressão conhecida como Equação de Black-Wilcke: Q = C. Δt = m.c. Δt , onde C é a capacidade calorífica e c é o hoje conhecido calor específico, inicialmente definido por Black e seu assistente, o químico escocês William Irvine, como afinidade para o calor, faculdade para receber o calor ou apetite para o calor.


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Esses conceitos caloríficos só se tornaram mais precisos por intermédio de várias experiências realizadas pelo matemático, físico e astrônomo francês Pierre-Simon, Marquês de Laplace e pelo químico francês Antoine-Laurent Lavoisier. Com efeito, em 1780, eles demonstraram não ser constante o calor específico, uma vez que o mesmo variava com a temperatura.


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Calorímetro

O calorímetro é um aparelho isolado termicamente do meio ambiente um recipiente de paredes finas que é envolvido por outro recipiente fechado de paredes mais grossas e isolantes. O calorímetro evita a entrada ou saída de calor assim como na garrafa térmica, por exemplo Ele usado para determinar o calor específico (c) de cada substância. O calor específico, por sua vez, é a quantidade de calor que se deve fornecer a 1,0 g de determinada substância para que a sua temperatura se eleve em 1,0 ºC.


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Por meio do calorímetro é possível medir experimentalmente os valores do calor liberado ou absorvido por determinado material nas reações químicas. A energia liberada aquece determinada quantidade de água, tornando possível a medição da variação da temperatura para, com isso, calcular a quantidade de calor Basicamente, seu funcionamento é o seguinte: uma amostra do alimento é colocada em uma câmara de combustão que contém oxigênio e que fica mergulhada em um frasco de aço contendo água. Lembrando que o calorímetro é revestido por um material isolante, para evitar que ocorram perdas de calor com o meio.


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Então, uma descarga elétrica provoca a queima da amostra e um termômetro mede a temperatura inicial da água (cujos valores da massa e do calor específico são conhecidos) e a temperatura final. Com isso, calcula-se a variação da temperatura (∆t) e descobre-se o calor liberado por meio da seguinte fórmula:

Em que:

Q= calor cedido ou absorvido pela água;

m = massa da água;

c = calor específico da água, que é igual a 1,0 cal/g . °C ou 4,18 J/g . °C;

∆t = variação da temperatura sofrida pela água, que é dada pela diminuição da temperatura final pela inicial (tf – ti).


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Aplicações de calor

O calor por nós utilizado é proveniente de diversas fontes, e as principais são: o Sol, a Terra, as reações químicas e a energia nuclear.Na medicina, é usado muito em fisioterapia. Em alguns casos são aplicado em partes do corpo pedras quentes e, também pode ser usado na forma da bolsa de gel, que pode ser esquentada e resfriada, vendida em farmácias para tratamento de dores e lesões musculares.


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O calor trás os seguintes benefícios:• Aumenta a velocidade do fluxo sanguíneo.• Favorece a absorção de oxigênio e nutrientes nos

tecidos. • Aumenta o metabolismo celular. • Facilita a supuração. • Reduzir dores causadas por espasmos musculares –

relaxante muscular. No cotidiano, estamos acostumados é imprescindível viver sem o calor. Pois vejam suas aplicações:


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Em casa – no preparo de nossos alimentos, no aquecimento da água, ao secar roupas, etc. Na indústria – utilizado em diversos momentos, como por exemplo: no arado, nas armas de guerra, na construção do papel e do vidro, no polimento de pedras preciosas, enfim, em várias ocasiões. No transporte – é usado na queima de combustíveis para o movimento de motores. Usinas termelétricas e nucleares – responsável por girar as turbinas que movimentam os geradores, para produzir eletricidade. Muito importantes para vários países desenvolvidos que tem seu abastecimento de


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energia elétrica com um alto percentual de geração nuclear. Entre eles, a França tem 78%, a Bélgica 57%, o Japão 39%, a Coréia do Sul 39%, a Alemanha 30%, a Suécia 46%, a Suíça 40%. Somente nos Estados Unidos, os 104 reatores em funcionamento, que geram 20% da eletricidade daquele país, produzem mais eletricidade que todo o sistema brasileiro de geração elétrica. Além desses reatores, funcionam mais 284 reatores de pesquisa em 56 países, sem contar um número estimado de 220 reatores de propulsão em navios e submarinos.Usinas nucleares são usinas térmicas que usam o calor produzido na fissão para movimentar vapor de água, que,


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por sua vez, movimenta as turbinas em que se produz a eletricidade. Em um reator de potência do tipo PWR (termo, em inglês, para reator a água pressurizada), como os reatores utilizados no Brasil, o combustível é o urânio enriquecido cerca de 3,5%.Com esses poucos exemplos observamos a importância do calor em nossa vida e no desenvolvimento de nossa sociedade.

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Conclusão É comum entre nós a confusão entre calor e temperatura. Tentamos nesse estudo sanar algumas dessas duvidas: podemos definir temperatura como uma grandeza que mede o grau de agitação das moléculas. Já o calor é energia. E não é uma energia qualquer. Quando um corpo transfere energia para outro devido à diferença de temperatura existente entre eles, observa-se o conceito de calor. Portanto essa energia só existe se estiver em movimento. Tal transferência ocorre até que os corpos igualem suas temperaturas, chegando, então, ao equilíbrio térmico.


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Referencias bibliográficas

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